2021 Fiscal Year Annual Research Report
超高速変形下の塑性発現機構の解明とその塑性加工法としての応用
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19K22061
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐野 智一 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30314371)
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2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザ駆動衝撃波 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
塑性変形の機構は、一般的には、材料中に内在する転位がある特定のすべり面上において特定のすべり方向に移動するせん断変形による、とされている。本研究では、超高速変形下で発現していると考えられる、この一般的な塑性変形の原理とは異なる機構を解明し、それを新しい塑性加工法として応用することを目的とする。本研究では、材料を超高速変形させるために、パルス幅がフェムト秒～ピコ秒の超短パルスレーザ駆動衝撃圧縮を利用する。本研究では、材料が超高速変形する際の転位の挙動をX線で直接計測することによって、超音速転位あるいは転位を介在しない塑性すべりの存在を調べ、衝撃波頭背後での転位核生成モデルを新たに構築することによって、超高速変形下の塑性発現機構を明らかにする。さらに、この塑性変形がマクロな機械特性に及ぼす影響を調べ、新しい塑性加工法としての展開を図る。
2021年度は、HCP構造であるマグネシウム材料に対し、レーザのパルス幅、パルスエネルギー、スポットサイズから決まるレーザ強度が硬さ、残留応力といった機械特性に及ぼす影響を明確にすることを目標とした。その結果、最適なレーザ条件を選択することにより、一般的に塑性変形が難しいとされるHCP構造であるマグネシウム材料に対し、表面硬さの向上、圧縮残留応力の付与に成功し、さらに疲労寿命を向上することに成功した。
本挑戦的萌芽研究を通じて、フェムト秒レーザ駆動衝撃波は、BCC, FCC, HCPの結晶構造に依存せず塑性変形を容易に起こすことが可能であることが分かった。
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